Метанообразующие бактерии – это анаэробные микроорганизмы, способные разлагать простые органические соединения на углекислый газ и метан. Эти бактерии относятся к археям. Свое название они получили в связи с тем, что побочным продуктом их метаболизма в бескислородной среде является метан.
Первые жители нашей планеты
Ученые установили, что приблизительно 2,2 млрд. лет назад первые жители бескислородной Земли – метаногенные бактерии – безраздельно владели планетой. Именно благодаря способности метанообразующих архей выделять метан как побочный продукт метаболизма, количество метана в атмосфере планеты превышало нынешний уровень в 600 раз. Столь высокий уровень метана обеспечил наличие парникового эффекта, который, в свою очередь, сохранил тепло на поверхности планеты.
Метаногенные археи – строгие анаэробы. Присутствие даже незначительного количества кислорода им вредно. Также большое значение для процесса расщепления органики в метан играет кислотность среды: оптимальным является интервал значений рН 6-8. С понижением значения и увеличением кислотности среды, скорость процесса значительно снижается, вплоть до полного прекращения реакции.
Особенности строения и метаболизма метаногенов
Все известные метанообразующие анаэробы подразделяют на 3 группы, дифференцируя их по форме и размеру:
- Виды, имеющие форму палочек длиной 307 мкм. Палочки могут быть прямыми или изогнутыми. Характерно образование нитей, большей частью лишенных подвижности.
- Клетки неправильной сферической формы размером от 0,5 до 10 мкм. Могут быть как одиночными, так и сгруппированными попарно или в скопления. Неподвижные и подвижные.
- Крупные неподвижные бактерии сферической формы. Размер клетки колеблется от 1,5 до 2,5 мкм.
Метанообразующие бактерии, относящиеся к анаэробам, не способны взаимодействовать со сложными химическими соединениями. Поэтому они существуют в тесном контакте с кислотообразующими микроорганизмами, получая энергию из преобразования их продуктов жизнедеятельности, которыми являются жирные кислоты.
Получение метана возможно двумя путями:
- восстановление метильной СН3-группы уксусной кислоты или метилового спирта;
- взаимодействие углекислого газа и водорода.
В случае вовлечения в реакции более сложных кислот восстановительный механизм СН3-группы сохраняется, а процесс описывается следующей схемой:
- этанол окисляется до уксусной кислоты + СН4;
- СН3-группа уксусной кислоты восстанавливается до СН4.
Естественная среда обитания метаногенов
Симбиотическая группа, куда входят кислото- и метанообразующие бактерии, обитает в самых разных природных условиях. Их представители встречаются в:
- водной среде;
- болотах;
- растениях;
- кишечнике жвачных животных и человека;
- экскрементах животных.
Метаногенные анаэробы способны существовать только в теплых условиях, хотя сами тепла не выделяют. В зависимости от температуры, необходимой для жизнедеятельности метанообразующих прокариотов, их делят на 3 основные группы:
- психрофильные, от 5 до 20°С;
- мезофильные, от 30 до 42°С;
- термофильные, от 52 до 56°С.
Вместе с тем метаногенные экстремофилы живут в термальных источниках, в горах, в толще земной коры и в глубинах океанов.
При понижении температуры ниже 0°С жизнедеятельность бактерий замирает, при росте температуры сверх 90°С метанообразующие анаэробы погибают.
Особенности строения
При общей схожести строения, метанообразующие археи имеют ряд серьезных отличий от Настоящих бактерий:
- Метанообразующие, как и все археи, имеют отличную от Настоящих бактерий структуру. Ближе всего к ним грамположительные бактерии.
- Аппарат синтеза белка не имеет аналогов у других бактерий.
- Мембрана состоит из простых глицерин-эфирных липидов, в то время как у бактерий это глицерин-сложноэфирные липиды.
- Клеточная стенка содержит псевдопептидогликан, схожий с пептидогликаном эубактерий, однако имеющий иной химический состав.
Жизнедеятельность метанообразующих архей
Метаногены, как и Настоящие бактерии, размножаются прямым делением, однако процесс идет весьма медленно и чувствителен к изменениям внешней среды.
Интенсивность газовыделения также связана с окружающими условиями. Изменение показателей рН или температурные перепады подавляют рост и размножение метаногенов, тем самым уменьшая количество произведенного газа. Среди всех метанообразующих бактерий не известны паразитические или патологические штаммы.
Работаю врачом ветеринарной медицины. Увлекаюсь бальными танцами, спортом и йогой. В приоритет ставлю личностное развитие и освоение духовных практик. Любимые темы: ветеринария, биология, строительство, ремонт, путешествия. Табу: юриспруденция, политика, IT-технологии и компьютерные игры.
Загрузка...
